Ki jan yo kraze enpas la nan fizik?
Pwochen kolizyon patikil jenerasyon an ap koute dè milya de dola. Gen plan pou konstwi aparèy sa yo an Ewòp ak Lachin, men syantis yo kesyone si sa fè sans. Petèt nou ta dwe chèche yon nouvo fason pou fè eksperyans ak rechèch ki pral mennen nan yon zouti nan fizik?
Modèl estanda a te konfime plizyè fwa, tankou nan gwo kolizyon adron (LHC), men li pa satisfè tout atant fizik yo. Li pa ka eksplike mistè tankou egzistans matyè nwa ak enèji nwa, oswa poukisa gravite tèlman diferan de lòt fòs fondamantal.
Nan syans tradisyonèlman fè fas ak pwoblèm sa yo, gen yon fason yo konfime oswa demanti ipotèz sa yo. koleksyon done adisyonèl - nan ka sa a, ki soti nan pi bon teleskòp ak mikwoskòp, e petèt soti nan yon konplètman nouvo, menm pi gwo super eksepsyonèl ki pral kreye yon chans yo dwe dekouvri patikil supersimetrik.
An 2012, Enstiti segondè Fizik enèji nan Akademi Chinwa Syans te anonse yon plan pou konstwi yon super kontwa jeyan. Te planifye Electron Positron Collider (CEPC) li ta gen yon sikonferans apeprè 100 km, prèske kat fwa sa LHC a (1). Kòm repons, an 2013, operatè LHC a, sa vle di CERN, te anonse plan li pou yon nouvo aparèy kolizyon ki rele Future Circular Collider (FCC).
1. Konpare gwosè akseleratè CEPC, FCC ak LHC ki te planifye yo.
Sepandan, syantis ak enjenyè ap mande si pwojè sa yo pral vo gwo envestisman an. Chen-Ning Yang, yon gayan Pri Nobèl nan fizik patikil, kritike rechèch la pou tras simetri simetri lè l sèvi avèk nouvo simetri simetri twa zan de sa sou blog li a, rele li yon "jwèt devine." Yon devine trè chè. Li te repete pa anpil syantis nan peyi Lachin, ak nan Ewòp, limyè yo nan syans te pale nan menm lespri a sou pwojè a FCC.
Sabine Hossenfelder, yon fizisyen nan Enstiti pou Etid Avanse nan Frankfurt, te rapòte sa bay Gizmodo. -
Moun k ap kritike pwojè pou kreye kolizyon ki pi pwisan note ke sitiyasyon an diferan de lè li te bati. Li te konnen nan moman sa a ke nou te menm ap chache Boson Higgs la. Koulye a, objektif yo gen mwens defini. Ak silans nan rezilta eksperyans yo te fè pa Great Hadron Collider amelyore pou akomode dekouvèt Higgs la - ki pa gen okenn rezilta zouti depi 2012 - se yon ti jan menasan.
Anplis de sa, gen yon reyalite byen li te ye, men petèt pa inivèsèl tout sa nou konnen sou rezilta yo nan eksperyans nan LHC a soti nan analiz la nan sèlman sou 0,003% nan done yo jwenn lè sa a. Nou jis pa t 'kapab okipe plis. Li pa ka eskli ke repons yo nan gwo kesyon yo nan fizik ki ante nou yo deja nan 99,997% ke nou pa te konsidere. Se konsa, petèt ou bezwen pa tèlman yo bati yon lòt machin gwo ak chè, men jwenn yon fason yo analize plis enfòmasyon?
Li vo konsidere, espesyalman depi fizisyen espere peze menm plis soti nan machin nan. Yon D 'de ane (sa yo rele) ki te kòmanse dènyèman pral kenbe kolizyon an inaktif jiska 2021, sa ki pèmèt pou antretyen (2). Lè sa a, li pral kòmanse opere nan enèji ki sanble oswa yon ti jan pi wo, anvan li sibi yon gwo amelyorasyon an 2023, ak fini pwograme pou 2026.
Modènizasyon sa a pral koute yon milya dola (bon mache konpare ak pri a te planifye nan FCC a), ak objektif li se yo kreye yon sa yo rele. High Luminosity-LHC. Pa 2030, sa ka ogmante de fwa kantite kolizyon yon machin pwodui pou chak segonn.
2. Travay reparasyon sou LHC
se te yon neutrino
Youn nan patikil yo ki pa te detekte nan LHC a, byenke li te espere yo dwe, se Wimp (-fèb kominike patikil masiv). Sa yo se ipotetik patikil lou (ki soti nan 10 GeV / s² a plizyè TeV / s², pandan y ap mas pwoton an se yon ti kras mwens pase 1 GeV / s²) kominike ak matyè vizib ak yon fòs konparab ak entèraksyon an fèb. Yo ta eksplike yon mas misterye yo rele matyè nwa, ki se senk fwa pi komen nan linivè pase matyè òdinè.
Nan LHC a, pa gen okenn WIMP yo te jwenn nan sa yo 0,003% nan done eksperimantal yo. Sepandan, gen pi bon mache metòd pou sa - pou egzanp. Eksperyans XENON-NT (3), yon gwo vat nan ksenon likid fon anba tè nan peyi Itali ak nan pwosesis pou yo te manje nan rezo rechèch la. Nan yon lòt gwo vat ksenon, LZ nan South Dakota, rechèch la pral kòmanse osi bonè ke 2020.
Yo rele yon lòt eksperyans, ki gen ladan detektè semiconductor ultracold supersensitive SuperKDMS SNOLAB, pral kòmanse telechaje done nan Ontario nan kòmansman 2020. Se konsa, chans yo nan finalman "tire" patikil sa yo misterye nan ane 20 yo nan XNUMXyèm syèk la ap ogmante.
Wimps yo pa sèlman kandida matyè nwa syantis yo ap chèche. Olye de sa, eksperyans yo ka pwodwi patikil altènatif yo rele akyon ki pa ka obsève dirèkteman tankou neutrinos.
Li trè posib ke pwochen deseni a pral fè pati dekouvèt ki gen rapò ak neutrinos. Yo se pami patikil ki pi abondan nan linivè a. An menm tan an, youn nan pi difisil yo etidye, paske neutrinos kominike trè fèb ak matyè òdinè.
Syantis yo te konnen depi lontan patikil sa a konpoze de twa sa yo rele gou separe ak twa eta mas separe - men yo pa egzakteman matche ak gou, epi chak gou se yon konbinezon de twa eta mas akòz mekanik pwopòsyon. Chèchè yo espere jwenn siyifikasyon egzak mas sa yo ak lòd yo parèt lè yo konbine pou kreye chak parfen. Eksperyans tankou CATHERINE an Almay, yo dwe kolekte done ki nesesè yo detèmine valè sa yo nan ane kap vini yo.
3. XENON-nT detektè modèl
Neutrinos gen pwopriyete etranj. Vwayaje nan espas, pou egzanp, yo sanble yo osile ant gou. Ekspè soti nan Jiangmen Underground Neutrino Obsèvatwa nan Lachin, ki espere kòmanse kolekte done sou neutrinos emèt nan plant nikleyè ki tou pre ane pwochèn.
Gen yon pwojè nan kalite sa a Super Kamiokande, obsèvasyon nan Japon yo te fè pou yon tan long. Etazini te kòmanse konstwi pwòp sit tès neutrino li yo. LBNF nan Illinois ak yon eksperyans ak netrino nan pwofondè DUNE nan Dakota disid.
Pwojè LBNF/DUNE ki finanse 1,5 milya dola milti-peyi a sipoze kòmanse an 2024 epi li pral totalman operasyonèl pa 2027. Gen lòt eksperyans ki fèt pou déblotché sekrè neutrino a AVENUE, nan laboratwa nasyonal Oak Ridge nan Tennessee, ak pwogram netrino debaz kout, nan Fermilab, Illinois.
Nan vire, nan pwojè a Lejand-200, Pwograme pou ouvri an 2021, yo pral etidye yon fenomèn ke yo rekonèt kòm neutrinoless doub beta pouri. Li sipoze ke de netwon ki soti nan nwayo yon atòm an menm tan pou dekonpoze an pwoton, chak nan yo voye yon elèktron ak , vin an kontak ak yon lòt neutrino epi li anile.
Si yon reyaksyon sa a te egziste, li ta bay prèv ke neutrino yo se pwòp antimatyè yo, endirèkteman konfime yon lòt teyori sou linivè a byen bonè - eksplike poukisa gen plis matyè pase antimatyè.
Fizikis yo vle tou finalman gade nan misterye enèji nwa ki koule nan espas epi ki lakòz linivè a elaji. Spèktroskopi enèji nwa Zouti a (DESI) sèlman te kòmanse travay ane pase a epi li espere yo dwe lanse nan 2020. Gwo Teleskòp Sondaj Synoptik Nan peyi Chili, fondasyon nasyonal syans/depatman enèji ki te pilote, yon pwogram rechèch konplè ki sèvi ak ekipman sa a ta dwe kòmanse an 2022.
С другой стороны (4), ki te destine yo vin evènman an nan deseni kap vini an, pral evantyèlman vin ewo nan ventyèm anivèsè a. Anplis de rechèch ki te planifye yo, li pral kontribye nan etid enèji nwa pa obsève galaksi ak fenomèn yo.
4. Vizyalizasyon teleskòp James Webb
Kisa nou pral mande
Nan sans komen, pwochen deseni nan fizik la pa pral gen siksè si dis ane nan kounye a nou ap poze menm kesyon yo san repons. Li pral pi bon lè nou jwenn repons nou vle yo, men tou lè kesyon konplètman nouvo leve, paske nou pa ka konte sou yon sitiyasyon kote fizik pral di, "Mwen pa gen okenn kesyon ankò," tout tan.
